גילוי של ארכיאות המסוגלות לייצר פחמן יסודי

[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

חוקרים מארה”ב ומגרמניה גילו חיידקים החיים במעמקי המים ואשר מסוגלים לייצר את היסוד פחמן

כיצד ומדוע קבוצות של ארכאונים ושל חיידקים החיות במעמקי הים מצליחות לייצר את היסוד פחמן?

Methanosarcina barkeri, סוג של ארכאון (חיידק קדום) הנמצא בסמוך לנביעות הידרותרמיות במעמקי האוקיאנוסים, הוא אחד מהאורגניזמים שהתגלו ככאלו המסוגלים לייצר פחמן יסודי. הגם שחיידקים המפרקים פחמן יסודי ידועים בספרות מזה מאה שנים ויותר, זוהי הפעם הראשונה אי פעם שנמצאו אורגניזמים המסוגלים לייצר אותו.

פחמן מצוי בטבע בטווח נרחב של מצבי חמצון. פחמן יסודי, שהוא בעל מצב חמצון של אפס, מתקיים בדרך כלל באחת משתי התצורות הבאות: במצב גבישי מסודר במיוחד הנוצר תחת לחץ וטמפרטורות גבוהות, כגון יהלום, וכן בתצורת פחמן שחור אמורפי הנוצר על ידי שריפה בלתי מלאה של ביו-חומרים. למרות זאת, לא נמצאה כל ראיה בעבר כי קיימים מסלולים ביוכימיים המייצרים פחמן יסודי.

כעת, חוקרים זיהו שתי קבוצות חיידקים, המתקיימות בסמוך לנביעות הידרותרמיות במפרץ קליפורניה ובתוך הרי געש בוציים במעמקי הים התיכון, המסוגלים לבצע ביוסינתזה של פחמן שחור. קבוצות אלו, הכוללות ארכאונים מיצרי מתאן בתנאים אַל-אֲוִירָנִיים וכן חיידקים מחזרי סולפאט, מסוגלות לייצר חומר שחור עם מאפיינים הדומים לגרפיט בלתי סדור ופחמן אמורפי. כאשר צוות המחקר בדק את החומר בעזרת ספקטרוסקופיית ראמן הוא מצא כי החומר הוא בעצם פחמן יסודי. אולם, המנגנון המדויק והפעילות האנזימטית הכרוכים בתוצר זה נותרו בלתי ברורים. החוקרים סבורים כי תוצר זה עשוי לנבוע ממנגנון מועדף תרמודינמית של המרת פחמן דו-חמצני ומימן לכדי פחמן ומים. השאלה מדוע בכלל מיקרואורגניזמים מייצרים פחמן יסודי מחייבת מחקר נוסף.

תשובות אפשריות כוללות בין היתר שימוש במנגנון זה לשם הכנת חומר פיגומי במהלך יחסי הגומלין עם אורגניזמים אחרים או בתור אמצעי להעברת חומרים מחזרים בין חיידקים סימביוטיים באותה קבוצה. לחילופין, המוליכות החשמלית של חומרים מבוססי פחמן משמעותה כי האורגניזמים הללו משתמשים בהם על מנת לעודד תהליכים של העברת אלקטרונים.

המאמר המתאר את המחקר